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Au départ, cette partie n'était pas prévu au programme. En effet, nous n'avions pris que la motorisation de l'Airbus A380. Mais par la suite, je me suis dit que ce serait bien car le prof de génie électrique se serait ennuyé au milieu de toute cette mécanique. J'espère qu'elle vous plaira, c'est moi qui l'ait faite.

Je voudrais aussi vous donner quelques petites adresses si vous êtes intéressés ou souhaités approfondir un peu.

Comme je suis gentil, je vous offre mon dossier écrit tout près au format PDF => dossier_generation_electrique.pdf
Ainsi que ma jolie présentation Powerpoint => presentation_partie_electrique.ppt

C'est pas tout les recherches et la documentation, il s'agirait de s'y mettre. Bon, allez, on n'y va !!!!

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Production d'énergie électrique sur l'airbus A380

L'avion gros porteur A380 d'AIRBUS utilise de plus en plus de systèmes électriques (commandes de vol électriques, réseau alternatif à fréquence variable, réseau de secours totalement électrique, cerveau-commandes à puissance électrique). Cette utilisation croissante de l'électricité dans ce domaine d'application est motivée notamment par une réduction de masse de l'appareil et une simplification des réseaux hydrauliques lourds et contraignants en termes de maintenance.

Nous allons donc nous intéresser à la génération d'énergie électrique qui est liée aux 4 réacteurs Rolls-Royce, et à la transformation du courant alternatif en courant continu. Pour finir, nous verrons entre quels différents systèmes cette énergie est distribuée.

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I. La génération électrique :

A. Réseau alternatif :

Sur les précédents à l’A380, un IDG (Integrated Drive Generator) était couplé sur chaque réacteur permettant ainsi la génération électrique normale (115/200 V AC). L’IDG était entraîné en rotation par le compresseur haute pression, tout comme la pompe hydraulique.
Une différence fondamentale intervient avec l’Airbus A380; le réseau alternatif est maintenant à fréquence variable, comprise entre 360 et 800 Hz. La génération normale est assurée par quatre VFG (Variable Frequency Generator) (cf. Fig.2) et non plus par des IDG (cf. Fig. 1). La génératrice est directement accouplée à l’étage haute pression du réacteur, ce qui à l’avantage de réduire considérablement les dimensions et la masse des générateurs, car le système de régulation mécanique de vitesse est supprimé. Par contre, la technologie utilisée pour la génératrice n’a pas évoluée. Il s’agit d’une génératrice à trois étages : le PMG (Permanent Magnet Generator), l’Exciter et le Main (alternateur principal). Le PMG fournit l’électricité au système de commande de l’excitation de l’Exciter. Cette excitation est ajustée de manière à obtenir une tension efficace de sortie régulée à 115/200 V AC. L’Exciter transmet la puissance pour l’excitation de la machine principale (Main) directement par les rotors. Le courant d'emploi efficace pour une phase en régime permanent est égal à 450 A. On a ainsi une machine autonome n’ayant pas besoin de source externe pour fonctionner.
Chaque générateur alimente un des bus* alternatifs principaux (AC BUS). Pour un quadrimoteur, il y a quatre réseaux fonctionnant totalement indépendamment l’un de l’autre. Cependant, un générateur prend en charge l’alimentation d’un autre bus pour lequel l’IDG associé aurait été perdu suite à une défaillance.
L'alimentation de chaque barre peut être également réalisée à l'aide de l'APU (Auxiliary Power Unit: Groupe Auxiliaire de Puissance), groupe fonctionnant au kérosène, constitué d'une turbine entraînant un générateur électrique, permettant le démarrage des réacteurs et la compression de l'air au sol. Son usage au sol est de plus en plus réglementé car il entraîne de la pollution et du bruit (supérieur à 90 dB). Pour éviter son utilisation, les aéroports fournissent des prises électriques spécialisées.
En cas de secours une éolienne (RAT = Ram Air Turbine) vient alimenter le bus essentiel alternatif de façon à conserver les fonctions essentielles.

*Barre bus : élément conducteur d'un circuit de distribution électrique, auquel plusieurs autres circuits peuvent être connectés. Elle a souvent la forme d'une épaisse bande métallique pourvue de plusieurs bornes ou trous de raccordement.

Fig. 1 et 2 : Schémas de principe d’un IDG (en haut) et d’un VFG (en bas). La vitesse à l’entrée est variable dans un rapport d’environ 2. Dans l’IDG, le CSD (Constant Speed Drive) régule la vitesse de manière à entraîner le générateur à une vitesse constante. La machine étant bipolaire, la fréquence électrique de sortie vaut 400 Hz. Dans le VFG, la régulation de vitesse est supprimée, la machine tétra polaire produit des tensions ayant des fréquences comprises entre 400 et 800 Hz environ.

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Synthèse :

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Le générateur à aimant permanant

Le PMG est composé d’un rotor magnétique permanant. Il a pour rôle de délivrer un courant primaire d’une faible tension nécessaire à l’alternateur principal pour magnétiser sa roue polaire et ceci sans apport de source électrique extérieure.

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Le régulateur

Le régulateur est un système avec une boucle d’asservissement. Il a pour fonction d'ajuster la tension et l’intensité dans l’ensemble du réseau électrique en influant sur la puissance du champ magnétique de l’électroaimant de l’excitatrice, et donc par conséquent, sur celui de l’électroaimant de l’alternateur principal.

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L'excitateur

L'excitateur a pour but de fournir de l’énergie d’excitation à la partie tournante de l’alternateur principal sans laquelle ce dernier ne reproduirait aucune énergie. Le stator de l’excitateur est alimenté par un régulateur qui assure la précision de tension de l’alternateur principal. Le plateau de diodes a pour fonction de lisser le courant alternatif produit par le PMG afin d'alimenter la roue polaire de l'alternateur principal en courant continu.

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L'alternateur principal

L’alternateur principal délivre la tension finale.

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L’alternateur est à couplage étoile. Il doit délivrer une puissance apparente de 150 kVA. La tension monophasée vaut 115 V et la tension triphasée vaut 200 V ( U_triphasée = U_monophasée x √3 ). On peut donc en déduire l'intensité en triphasé.

De plus, la fréquence à la sortie du générateur principal varie en fonction de la fréquence de rotation de l’arbre du réacteur. On peut calculer la vitesse de rotation de la roue polaire en multipliant la vitesse de rotation de l’arbre machine par le rapport de multiplication de la fréquence de rotation réacteur Nin par rapport à la fréquence de rotation de l’arbre machine N qui est égal à 2,667. Par exemple, pour une vitesse de rotation de l’arbre machine de 11 000 tr/min, on obtient à la sortie du générateur principal un courant alternatif de fréquence 370 Hz. L’excitation de l’alternateur de l’alternateur peut être ajustée de façon à obtenir une tension régulée à 115/200V.

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B. Réseau continu :

Une fréquence de réseau de bord variable implique la nécessité de passer par un étage continu pour différents équipements. Les servocommandes à puissance électrique comportent en général une pompe hydraulique entraînée par un moteur synchrone autopiloté alimenté via un étage continu. Les solutions possibles de conversion alternatif-continu doivent donc tendre à réduire les alternances du courant réinjecté sur le réseau et proposer une faible ondulation de la tension de sortie redressée. Le réseau continu (28 V) est obtenu à partir du réseau alternatif, à l’aide de plusieurs blocs transformateurs-redresseurs. Pour expliquer plus simplement, on considère qu’un transformateur est l’équivalent d’un BCRU.

Le TR possède un transformateur avec deux secondaires alimentant un redresseur en pont de Graëtz. On obtient ainsi un redressement dit dodécaphasé (le pont ayant douze bras) permettant d’obtenir une très faible ondulation résiduelle. Pour équilibrer les champs magnétiques dans les trois colonnes du transformateur, on a fait montage en étoile avec les trois phases du primaire, et pour les deux secondaires, un était un montage en étoile et l’autre un montage en triangle. De plus, ce montage équivaut à mettre deux générateurs en parallèle pour augmenter l'intensité dans le réseau continu 28 V :

I = I₁ + I₂

Comparé au transformateur, le BCRU possède en plus un ATRU (Auto-Transformer-Rectifier Unit) réalisant un redressement dodécaphasé en haute tension, suivi d’un hacheur abaisseur (Buck) permettant un contrôle fin de la tension et du courant de sortie.

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II. La distribution :

Auteur : Gaara40 Date : 13/07/2008 Commenter ce TPE

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